ሊቲየም ታንታሌት (LTOI) ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር

ሊቲየም ታንታሌት (LTOI) ከፍተኛ ፍጥነትኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር

እንደ 5ጂ እና አርቴፊሻል ኢንተለጀንስ (AI) ያሉ አዳዲስ ቴክኖሎጂዎች በስፋት ተቀባይነት በማግኘታቸው ምክንያት ዓለም አቀፍ የውሂብ ትራፊክ ማደጉን ቀጥሏል፣ ይህም በሁሉም የኦፕቲካል ኔትወርኮች ደረጃዎች ላሉ አስተላላፊዎች ከፍተኛ ተግዳሮቶችን ያስከትላል። በተለይም የሚቀጥለው ትውልድ ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር ቴክኖሎጂ በአንድ ቻናል ውስጥ ወደ 200 Gbps የውሂብ ዝውውር መጠን በከፍተኛ ሁኔታ መጨመርን ይጠይቃል፣ ይህም የኃይል ፍጆታን እና ወጪዎችን ይቀንሳል። ባለፉት ጥቂት ዓመታት የሲሊኮን ፎከኒክስ ቴክኖሎጂ በኦፕቲካል ትራንስሲቨር ገበያ ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ውሏል፣ በዋናነት የሲሊኮን ፎከኒክስ የበሰለ CMOS ሂደትን በመጠቀም በጅምላ ሊመረቱ ስለሚችሉ ነው። ሆኖም፣ በአገልግሎት አቅራቢ ስርጭት ላይ የሚመሰረቱ የSOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለሮች በመተላለፊያ ይዘት፣ በሃይል ፍጆታ፣ በነጻ ተሸካሚ መምጠጥ እና ሞጁል ኢ-መስመራዊነት ላይ ከፍተኛ ተግዳሮቶች ያጋጥሟቸዋል። በኢንዱስትሪው ውስጥ ያሉ ሌሎች የቴክኖሎጂ መንገዶች InP፣ ቀጭን ፊልም ሊቲየም ኒዮቤት LNOI፣ ኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ፖሊመሮች እና ሌሎች ባለብዙ-መድረክ የተለያዩ ውህደት መፍትሄዎችን ያካትታሉ። LNOI እጅግ በጣም ከፍተኛ ፍጥነት እና ዝቅተኛ የኃይል ሞጁል ውስጥ ምርጡን አፈጻጸም ሊያሳካ የሚችል መፍትሄ እንደሆነ ይታሰባል፣ ሆኖም ግን፣ በአሁኑ ጊዜ በጅምላ ምርት ሂደት እና ወጪ ረገድ አንዳንድ ተግዳሮቶች አሉት። በቅርቡ ቡድኑ እጅግ በጣም ጥሩ የፎቶኤሌክትሪክ ባህሪያት እና ትልቅ መጠን ያለው ማምረቻ ያለው ቀጭን ፊልም ሊቲየም ታንታሌት (LTOI) የተቀናጀ የፎቶኒክ መድረክ ጀምሯል፣ ይህም በብዙ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የሊቲየም ኒዮቤት እና የሲሊኮን ኦፕቲካል መድረኮችን አፈፃፀም እንደሚያሟላ ወይም እንደሚበልጥ ይጠበቃል። ሆኖም ግን፣ እስካሁን ድረስ፣ ዋናው መሳሪያየኦፕቲካል ኮሙኒኬሽንእጅግ በጣም ከፍተኛ ፍጥነት ያለው ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር፣ በLTOI ውስጥ አልተረጋገጠም።

በዚህ ጥናት ውስጥ ተመራማሪዎቹ ለመጀመሪያ ጊዜ የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለርን ነድፈው፣ አወቃቀሩ በስእል 1 ላይ ይታያል። የእያንዳንዱ የሊቲየም ታንታሌት ንብርብር መዋቅር በኢንሹራንስ ላይ እና በማይክሮዌቭ ኤሌክትሮድ መለኪያዎች ዲዛይን፣ የማይክሮዌቭ እና የብርሃን ሞገድ የማሰራጨት ፍጥነት ማዛመድ በኤሌክትሮ-ኦፕቲካል ሞዱለርእውን ሆኗል። የማይክሮዌቭ ኤሌክትሮድ መጥፋትን በመቀነስ ረገድ፣ በዚህ ሥራ ውስጥ ያሉ ተመራማሪዎች ለመጀመሪያ ጊዜ ብርን የተሻለ ኮንዳክቲቭነት ያለው ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ አድርጎ መጠቀምን ሐሳብ አቅርበዋል፣ እና የብር ኤሌክትሮድ በስፋት ጥቅም ላይ ከዋለው የወርቅ ኤሌክትሮድ ጋር ሲነጻጸር የማይክሮዌቭ ብክነትን ወደ 82% እንደሚቀንስ ታይቷል።

ምስል 1 የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር መዋቅር፣ የደረጃ ማዛመጃ ዲዛይን፣ የማይክሮዌቭ ኤሌክትሮድ ኪሳራ ሙከራ።

ምስል 2 የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር የሙከራ መሳሪያ እና ውጤቶችን ያሳያልጥንካሬ ተስተካክሏልበኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ሲስተሞች ውስጥ ቀጥተኛ ማወቂያ (IMDD)። ሙከራዎቹ እንደሚያሳዩት የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር የPAM8 ምልክቶችን በ176 GBd የምልክት ፍጥነት ከ25% SD-FEC ገደብ በታች 3.8×10⁻² በሆነ BER ማስተላለፍ ይችላል። ለሁለቱም 200 GBd PAM4 እና 208 GBd PAM2፣ BER ከ15% SD-FEC እና 7% HD-FEC ገደብ በእጅጉ ያነሰ ነበር። በስእል 3 ላይ ያሉት የአይን እና የሂስቶግራም ሙከራ ውጤቶች የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር በከፍተኛ ፍጥነት ባለው የመገናኛ ሲስተሞች ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውል እንደሚችል በምስል ያሳያሉ።

ምስል 2 የLTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለርን በመጠቀም ሙከራ ያድርጉየጥንካሬ ተስተካክሏልበኦፕቲካል ኮሙኒኬሽን ሲስተም ውስጥ ቀጥተኛ ምርመራ (IMDD) (ሀ) የሙከራ መሳሪያ፤ (ለ) የምልክት ፍጥነት ተግባር ሆኖ የPAM8(ቀይ)፣ PAM4(አረንጓዴ) እና PAM2(ሰማያዊ) ምልክቶች የተለካው የቢት ስህተት መጠን (BER)፤ (ሐ) ከ25% SD-FEC ገደብ በታች የሆኑ የቢት-ስህተት ፍጥነት እሴቶች ላሏቸው መለኪያዎች የተወጣጡ ጥቅም ላይ የሚውሉ የመረጃ መጠን (AIR፣ የተሰረዘ መስመር) እና ተያያዥ የተጣራ የውሂብ መጠን (NDR፣ ጠንካራ መስመር)፤ (መ) በPAM2፣ PAM4፣ PAM8 ሞጁል ስር ያሉ የአይን ካርታዎች እና የስታቲስቲክስ ሂስቶግራሞች።

ይህ ሥራ የመጀመሪያውን ከፍተኛ ፍጥነት ያለው LTOI ኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ሞዱለር በ110 GHz ባለ 3 dB ባንድዊድዝ ያሳያል። በጥንካሬ ሞዱላሽን ቀጥተኛ የIMDD ማስተላለፊያ ሙከራዎች ውስጥ፣ መሣሪያው 405 Gbit/s አንድ ነጠላ ተሸካሚ የተጣራ የውሂብ መጠን ያገኛል፣ ይህም እንደ LNOI እና የፕላዝማ ሞዱላተሮች ካሉ ነባር የኤሌክትሮ-ኦፕቲካል መድረኮች ምርጥ አፈጻጸም ጋር ሊወዳደር ይችላል። ወደፊት፣ የበለጠ ውስብስብ በመጠቀምየአይኪው ሞዱለርዲዛይኖች ወይም የበለጠ የላቁ የምልክት ስህተት ማስተካከያ ቴክኒኮችን ወይም እንደ ኳርትዝ ንጣፎች ያሉ ዝቅተኛ የማይክሮዌቭ ኪሳራ ንጣፎችን በመጠቀም፣ የሊቲየም ታንታሌት መሳሪያዎች 2 Tbit/s ወይም ከዚያ በላይ የመገናኛ ፍጥነት እንዲያገኙ ይጠበቃል። እንደ ዝቅተኛ ቢሬፍሪንግ እና በሌሎች የRF ማጣሪያ ገበያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ በመዋሉ ምክንያት የመጠን ውጤት ካሉ የLTOI ልዩ ጥቅሞች ጋር ተዳምሮ የሊቲየም ታንታሌት ፎቶኒክስ ቴክኖሎጂ ለቀጣዩ ትውልድ ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኦፕቲካል ግንኙነት ኔትወርኮች እና የማይክሮዌቭ ፎቶኒክስ ስርዓቶች ዝቅተኛ ዋጋ፣ ዝቅተኛ ኃይል እና እጅግ በጣም ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን መፍትሄዎችን ይሰጣል።